[转帖]量子物理学对中医学的现代解读

量子物理学对中医学的现代解读
项晓人 南京中医药大学
　　量子物理学是20世纪初诞生的令人震惊的科学。理论上，它以科学史上“史无前例的精细程度正确地描述着世界”，成为几乎所有现代科学技术的基础；实际应用上，在它的理论的指导和制约下，诞生了核能反应堆、激光器、电子显微镜、半导体、晶体管和集成电路等，被物理学家们誉为“一种前所未有的最有成效的科学理论 ”。
　　不仅如此，由它产生的科学思想与哲学观点同样是一场真正意义的革命，它刷新了我们对于世界的看法，对于其他学科的发展具有深远的影响，其中包括中医学。
　　玻尔(1885～1962)丹麦物理学家，经典量子论和现代量子论的创立者之一。1913年把量子化的概念引进原子结构理论，于1922年获奖。此后，他提出电子的波动模型与它的粒子性是互补的，使量子力学的发展由经典量子论进入现代量子论的阶段。
　　A　量子物理学的基本内容
　　一、量子世界的测不准原理
　　很多实验分别证实：光子这样的量子粒子（其物理性质是以相差一些离散的量的方式变化，如原子、电子、光子、夸克等）既显示出似波性又显示出似粒子性，即具有波-粒二相性。进一步的实验又证实，在观察光子的似波性（粒子动量）时，仪器对其位置的精确度产生了一个很大的扰动，因此光子位置就测不准了；同样，在观察光子的似粒子性（粒子位置）时，仪器又对其运动动量产生了很大的扰动，因此光子的似波性就测不准了。这意味着，要同时测量一对确定的动力学量（粒子的位置与动量）是不可能的，测量中总是存在得知这一个量的信息而不得不放弃另一个量的信息的情况。这就是测不准原理。
　　这个物理学原理诞生了下面一些科学思想：
　　1.经典物理学认为，不管我们观察与否，粒子都是在那里存在的一个实体（定域实在的），像宏观尺度上的弹子球。量子物理学认为：在测量之前我们并不知道粒子是什么，由于测量的选择我们把它升格为有位置的实体或者能干涉的波，所以，粒子依赖于观察工具对它的观察而存在。
　　2.量子世界存在测不准原理导致不可预知性。因为在任何时候，我们的测量都不能得到一个粒子行为的完整信息，既然我们无法正确了解粒子现在所处的状态，我们也就无法预知其将来的行为。
　　3.粒子的位置和动量，构成了量子物体的两个互不相容却又相互补充的性质，我们通过不同的测量方法得到两种结果，对粒子行为进行互补描述，用一个孤立的值描述是不完整的。量子物理学哥本哈根解释的代表人物玻尔把这上升为互补原理，他认为，这是自然界所固有的客观事实，我们不能说我们的经验世界是A或就是B，而应当说我们的经验世界纯粹是这两个可能世界的混合物。现在有的科学家把这原理引申成为这样的观点，即“一个系统有两个不同的、互补的描述的概念”。
　　4.在量子系统中，一个测量结果是由被测的客体和测量装置共同决定的，即是被测粒子与宏观的测量装置共同作用的结果，“离开了同整体的关系，部分是没有意义的。”
　　二、量子世界的非定域性
　　量子世界测不准原理是量子世界固有的现象，还是因为我们的实验没有能力同时感知到两个量？原子究竟是一个用来解释广泛的观察结果的抽象构想，还是一个定域实在的东西？1935年爱因斯坦与波尔多斯基、罗孙共同设计了一个思想实验（EPR实验，内容略），想从中得出粒子是定域实在的结论以否定上述科学思想。玻尔反驳了爱因斯坦，指出：粒子在测量之前它具有真实的位置和动量是不对的。
　　两个人思想争论的检验，1965年由贝尔不等式做出数学上的证明，其后又有1982年巴黎大学的阿斯派克特所做的实验证实：爱因斯坦输了，量子物理学预言是正确的。这意味着：量子世界的测不准性质确实存在；一个量子系统的两个远距离分离部分之间的瞬间关联，即爱因斯坦所嘲讽的“幽灵般的超距作用”确实能够发生。科学家们承认“我们不得不接受这种关联性的非定域性，将它作为量子过程所展现的自然界的一个固有的事实。”
　　由此产生了下面一种科学思想：
　　在一个量子系统中，两个相距很远（即使有几光年距离）的相关粒子必须被看作是一个整体，它们之间存在着肯定的关联协作性，并且，这种关联协作性内在于量子世界中。这意味着，一个系统中的各个相关部分不是独立存在的，即使它们可能相隔遥远，看起来似乎没有必然的因果相关，但是其实，它们之间总是存在着整体需要的一致性和关联性。生活中有很多这样的现象，比如，中医理论的“天人感应”；人与人之间的心灵感应；孪生子之间或母子之间的身体感应；气功外气的远距离作用等等，所以我们应该“放弃分析的想法，不再把世界分析成相对自主的部分，分别存在但同时又互相作用。相反，现在最受强调的是不可分的整体性……。”
　　科学家们认为：“如果我们想得到某些我们需要的具有哲学洞察力的东西，我们就必须按照已有的量子理论去理解世界图像。”“不是因为我们特别倾向于接受这种观点，而是因为它是我们达到比较准确地描述物理世界行为的惟一方法。”
　　B　量子物理学的哲学观点
　　自然科学是哲学发展的重要动力，科学的进步必然促使哲学做出思考。
　　一、哲学的基本问题
　　哲学的基本问题包括两方面的内容：一是精神和物质谁是第一性的问题；二是精神能否认识世界，即世界是否是可知的。量子物理学所揭示的思想，在这两方面都给哲学的基本命题以新的补充。
　　首先，由于观察测量在量子物理学中所起的关键作用，所以实验者以一种基本的方式参与了微观实在的形成。就是说，只有当观察者观察它时，它的种种行为和性质才被最终的决定。这意味着，在物质的形成中，精神起着基本的、不可或缺的作用。400多年来，现代科学已经习惯把人的意识的影响排斥在对客观世界的研究之外了，而现在，物理学这个很客观的科学却不得不重新认识这个问题，要把人类的精神放进我们认识世界和理解世界的科学活动中来——量子物理学在物质实在的本质中给了精神一个正式的席位。但是它不同于沃尔夫、笛卡尔为代表的“二元论”世界观，把精神和物质对立起来，也没有像唯心主义或唯物主义那样回答谁是第一性的问题。实际上它认为“观察工具和被观察的物体不是分开的”，因此没有谁是第一性的，世界其实是精神和物质、主体和客体互为交织在一起的一个整体，两个侧面互为依存，和谐地构成完整的世界。
　　其次，如前所述，经典物理学认为世界在理论上可以预知，这是决定论的观点。量子物理学认为，由于测不准原理，我们不能正确地预言世界，只能就我们的测量方法观察到的结果做出有意义的几率预言。玻尔说：“物理学不告诉我们世界是什么，而是告诉我们关于世界我们能够谈论什么。”这个观点既否定了决定论又不同于非决定论。哲学上的决定论认为世界上任何事物都具有规律性和必然性；非决定论则把世间一切现象都看成毫无客观规律性，纯粹是偶然的结果。量子物理学却告诉我们：世界不可以精确预知，然而并非毫无规律可循。这使我们联想起很多宏观世界的不可预测系统，如远期气候变化、股市行情、轮盘赌、战争形势等等，处理这些问题的时候，我们的确不能准确预言它们的行为，只能给出某种可能性的概率。这对于系统论科学和复杂性、非线性科学的研究，具深远的指导意义。
　　二、还原论和整体论
　　哲学上的还原论观点认为：自然界的高级运动的形式是低级运动形式的结果。400多年来，西方科学思想主要倾向于这一观点，物理学把物质还原成原子分子这样的部分来研究，医学把人体还原成细胞核酸这样的部分来研究。当然，这大大拓宽了我们的视野，促进了现代科技的飞速发展。但是量子物理学认为，量子粒子的种种微观特性是依赖于全体宏观测量条件的，因此部分的性质只有与整体系统结合起来才能获得，离开了与整体的联系，部分是没有意义的；另外，一个系统的相关分离部分相隔得再遥远，其关联性仍然存在，体现着步调一致的整体的属性。正是用还原论的方法进行研究的量子物理学，让我们重新面对和思考世界的另一个图像——整体。宇宙活动可分成两种有序：质朴的有序和复杂的有序。质朴的有序是还原论指导下的经典物理学研究的种种现象，比如太阳系运动中或苹果下落过程中的规律性；复杂的有序是整体论研究中具有某种目的而合作的整体现象，比如木星表面美丽的花纹、生命现象、队伍的战斗力等等。还原论试图揭示出整体组织中的简单成分，并推导出整体的特性，而整体论则注意整体的复杂性，并运用整体论的方法去研究整体。整体的重要性我们到处可以看到：细胞组成生命才有意义，文字组织成文章、个体蕴含于社会才有意义。可见整体不仅仅是部分的集合，它还比部分高出一个结构层面，因此，整体所反映的现象不容忽视。
　　三、方法论
　　还原论的认识形式导致人们把整体的东西分割成部分来分析，因为只有把整体事物简化成最基本的单元、最纯粹的状态，实验的结果才是准确的。因此，现代科学400多年来就是这样把一个整体的复杂的问题先进行分解然后再采用分析、推理再加上实验检验的方法去研究的。无疑，这是还原论必定要采取的方法，也是我们认知世界的重要的和成功的一种方法。但是，这样做的结果使得很多关于整体性质和复杂事物的信息丢失掉了，它不是反映整体的惟一的方法。在量子理论的不确定性原理、互补性原理及其整体观的哲学观点问世以后，人们开始质疑这方法能否正确反映整个世界图像。比如，单个字的意义可以推导出整部小说的情节吗？从报纸上的一个墨点的原子集合能看出一幅完整的风景图片吗？显然世界上好多事物，比如，生命的特性、乐曲的主题、战争的态势等等，其复杂性质只有在整体的结构层面上才能显示出来，单从部分研究是不能完全反映的，并且用研究部分的方法套用到整体现象的研究上，也是极不合理的。有时，整体只能也只需用研究整体的方法可以奏效。比如，那幅风景图片的美感我们只要通过处理整张照片，而不必去处理每个墨点；一个感冒患者上火了可以服中药清火，而没有必要检测他的DNA。而且整体的事物往往蕴含着复杂性，因此需要对这类世界图像的研究有一个不同于简单图像研究的方法。一般说，整体观的研究方法是从宏观、系统的角度出发，以直觉感知为认知基础，接受实践的检验后，上升为经验理论再指导实践。它着重研究部分的组合情况以及部分间关系对整体性质的影响等。
　　四、互补原理
　　。“互补原理”是玻尔的基本观点，他说：“互补一词的意义是:一些经典概念的任何确定应用，将排除另一些经典概念的同时应用，而这另一些经典概念在另一种条件下却是阐明现象所同样不可缺少的。”唯物辩证法的“一分为二”观点和我国古代哲学史中的“合二为一”观点，都注意到事物对立统一的两个方面。“一分为二”强调了一个事物内在的分解和矛盾的对立性的一面；“合二为一”强调了矛盾双方的互相依存、互为存在一面；而“互补原理”则强调了这样的哲学观点：“测量仪器分为互补的两类，分别测量两个互不相容的物理量，如坐标与动量，两类仪器的测量显示互补的关系，对微观粒子的运动应采用‘互补描述’，两种不能同时成立的描述结合应用，相互补充。”如前所述，我们生活中的确会遇到不少一个系统有两个不同的、互补描述的概念，“互补原理”告诉我们，事物内部存在着两个对立又互补的两个方面，应该用符合各个对立面运动规律的方法分别观察它们的运动，然后进行两个方面的互补描述，以得到对该事物的全面、客观的认识。
　　Ｃ　量子物理学对中医学的意义
　　哲学是从原则高度指导人们的思想和社会实践的，量子物理学哲学观点对中医理论的理解与支持广泛而深刻。
　　一、整体观问题
　　分两个方面讲，第一，量子哲学整体观认为，粒子的种种特性依赖于全体宏观测量条件，因此部分的性质只有与整体系统结合起来才能获得，离开了与整体的联系，部分是没有意义的。而中医理论强调的“天人合一”思想，正与之有异曲同工的呼应。“天人合一”的思想认为：“人类与周围的世界是统一的，人就是其中的一个部分，一个方面，……天道变化必然影响人道”因此中医理论认为：“天地万物本为一体”，“人从天生，故合天道”，“人之身也，与天地形象相参;身盛衰也，与日月相应也。”“善言天者，必应于人”等等，说明人类是天地这一整体系统中的一个部分，不可避免地受到自然界的影响，不可以独立于天地亦即环境气候地理等因素之外去考察人体这个部分。第二，量子哲学整体观认为，相关的分离部分必须看成是一个整体，分离的部分间有着同谋协作的关联性。中医理论也认为人不仅与自然界是一个不可分割的整体，人的自身也是一个以五脏为中心的整体，人体脏腑、体表、经络、官窍都是相关统一的，都具有关联性。如中医理论的脏腑相关学说、经络脏腑相关学说都说明人体的各脏腑相互联系不可分割，人体的各种功能互相协调彼此为用，人体疾病的发病机理上互相影响等等。不仅如此，中医理论也认为“物类”是“相感”的，北宋赞宁著有《物类相感志》，记述了物类相感的种种特殊现象共有400多例，说明生长在同一个自然环境里的分离的部分是有显著的感应现象的。这种具体实用的整体观显然和量子哲学的整体观有着很深的认同。
　　二、互补原理与阴阳学说
　　如前所述，量子哲学的“互补原理”观点认为：事物具有两个不相容的侧面，要得到对该事物性质完整的认识，必须使用两个方面各自测量的结果进行互补的描述。这种观点早在中医理论的阴阳学说中就有着从理论到具体应用的理解与阐述。比如，“一阴一阳之谓道”，“阴不可无阳，非气无以生形也;阳不可无阴，非形无以载气也。”“阴阳又各互为其根，阳根于阴，阴根于阳；无阳则阴无以生，无阴则阳无以化。”等，说明事物具有两个方面，互为依存，不可偏废某一方面的观察；在把阴阳理论应用到中医的各种医疗实践上则有，“人生有形，不离阴阳。”“善诊者，察色按脉，先别阴阳。”“医道虽繁，而可以一言蔽之者，曰阴阳而已。故证有阴阳，脉有阴阳，药有阴阳……设能明彻阴阳，则医理虽玄，思过半矣。”“谨察阴阳所在而调之，以平为期”等等，说明在医疗实践中阴阳两方面的变化是要同时观察的。另外，玻尔还认为：这种互补原理是自然界固有的并不只是实验制作粗糙的结果。中医的阴阳理论对这也早有深切的理解，比如“阴阳者，天地之道也，万物之纲纪，变化之父母，生杀之本始，神明之府也。”“阴阳者，万物之能始也。”“阴阳者，数之可十，推之可百，数之可千，推之可万，万之大不可胜数；然其要一也。”等等。互补原理和阴阳学说都承认事物有这种并协性，并且这种并协性是根植于自然万物中的。事实上，玻尔把中国古老的阴阳太极图作为其家族的族徽，并在上面刻了“对立即互补”的字样，正反映出互补原理和阴阳学说之间的那种渊源的内在联系。
　　三、精神的作用问题
　　量子物理学提供了迄今为止最令人信服的实验，证明意识在物质实在的本质中扮演了极重要的角色，所以量子哲学认为：精神与物质互为依存，精神应被看作是一切物理事件中不可分离的因素。这正是量子物理学革命性的结论之一，难怪波尔说：“假如一个人不为量子论感到困惑，那它就是没有明白量子论。”其实，这种哲学观点对于中国人来说应该不太陌生，尤其是对于学中医的人们来说。我们都知道中医特别讲“医者意也”，这里的“意”一是指注意力。比如，“医之为言意也。腠理至微，随气用巧，针石之间，毫芒即乖。神存于心手之际，可得解而不可得言也。”“小针之要，易陈而难入。粗守形，上守神。粗守关，上守机”，强调“守神”、“守机”即强调注意力的集中对于治病的重要。这不是一般意义上的认真，而是“经气已至，慎守勿失，浅深在志，远近若一，如临深渊，手如握虎，神无营于众物。”应该是一种意念的把守。二是指在诊治过程中的思维作用。比如，“医者意也，在人思虑。”“善于用意，即为良医。”“况医之道，有神圣工巧之殊；药之性，有君臣佐使之别；人之受病，则寒热燥湿，强弱盛衰，千变万态，不可言。既苟非精其意而通其妙，乌能已人之疾。”等等，强调中医治病在诊脉、用药过程中医家的思维、悟性、直觉、灵活性等个人精神素质的重要，只有通过“精其意而通其妙”的思维过程，方能正确辨识疾病，并找到正确的治疗方法。这与现代医学愈来愈偏向“仪器＋药物”的诊治手段相比，是非常强调主观思维作用的，不管是“注意力”还是“思维作用”，强调的都是医家的精神活动在医疗实践领域中的作用。其实，这正是处理整体问题、非线性科学中通常都强调的，中医不是那种线性科学，所以这种思维的重要性对于它显然不言而喻。至此我们可以看出，虽然量子哲学和中医理论讨论的不是一个领域的问题，切入点也各不相同，然而在强调精神作用的哲学观点上，它们殊途同归并且互为诠释。
　　四、方法论问题
　　还原论的世界观在微观量子世界里的失效，直接导致量子哲学不仅对还原论的世界观而且对其研究方法的普适性提出质疑。人们不禁要问：还原论的方法论适应于所有事物的研究吗？是衡量所有事物科学性的惟一标尺吗？敏感的人们会立刻回想起400多年前现代科学还没有诞生时人们观察整体问题和复杂问题所使用过的方法，那就是人类认识世界图像的另一个基本方法——对整体和复杂事物所采取的“直觉＋经验＋实践检验”方法。事实上，如果我们希望理解的是一幅完整的世界图像，就应该针对不同的对象选择合适的认识形式及其研究方法去观察研究，不能混用或者只用一种认识形式及其研究方法去针对全体的研究对象，比如坚持从分子核酸水平去检验中医理论、坚持从武器的基本结构去考察一支部队的战斗力等等。还原论的“实证＋推理”方法是我们认识世界的一只眼睛，整体论所采取的方法是我们认识世界的另一只眼睛，在认为还原论及其方法论才是科学的观念统领我们认知领域几百年后的今天，量子哲学整体观的提出无疑对中医药学的理论和方法学都是一个极大的肯定。我们都看到，就在我们国人为“中医学是否是科学”、“中医药的方法学是否是科学的”问题争得热火朝天时，西方的科学家们已经冷静地提出“中国古代科学方法都是从宏观、整体、系统的角度研究问题，其代表是中医研究方法，这种方法值得进一步研究和学习。”我们应该为此感到深深的鼓舞和欣慰！

《量子化，生命科学走投无路的选择？》
　　刘振东
　　现在人们这样评价量子概念：量子概念的引入，确实不愧为牛顿以后最伟大的发现。普朗克的工作打响了20世纪物理学革命的第一枪。它带来了出人意料的科学上、技术上、社会上、哲学上的多种多样的巨大后果，而量子理论也逐渐成了20世纪物理学中的“唯一思想模式”。但套用普朗克自己的话却是：“量子化只不过是一个走投无路的做法”。
　　量子论对自然科学产生了巨大的影响，但在生命科学领域，量子理论几乎是沉睡了整整一个世纪。在网上以“量子医学”为检索词做一下检索，结果可以检索到2万7千多条信息。但结果却令人啼笑皆非，据说量子医学是某国某人的发明专利，并且具有神奇的诊断和治疗功能。据称“量子医学是建立在量子力学、量子生物学、量子药理学和生命信息学基础上的现代医学新门类。它将医学从细胞层次推进到了构成人体的基本微粒子——量子层次。为治愈当今世界众多“不治之症”开辟了新途径。……而量子检测仪可测出只有5个癌细胞的肿物。及早发现并用量子矫正液治疗，可使癌细胞消失在萌芽状态。同时，量子检测仪还可以减少误诊。”
　　量子医学成了江湖医生的招牌，足可见量子论在生命科学中的不幸处境。要揭穿这些伪科学的招牌，还要从量子的基本概念出发，弄清什么是量子。在高山所著的《量子》一书中有这样的描述：“量子理论是关于自然界的最基本的理论，简单地说，量子就是自然的一种本性——分立性或非连续性。……然而，令人不可思议的是，人们至今仍未能理解量子理论的含义，并一直为此争论不休。”
　　很显然，尽管量子理论取得了巨大的成功，但到目前为止，量子的概念仍处在完善和发展之中，无论在物理学中还是在生命科学中，我们都不能把量子理解成为一种或几种基本粒子。否则，量子论在生命科学中将走入歧途。从生命科学的角度出发，连续的生命过程是由间断的，也就是非连续的，相对独立的基本事件构成的，那么这种基本事件就可以称为量子事件。从这个角度出发，生命中的量子事件几乎无处不在。
　　生命中的量子事件可以分为若干个层次：一、单分子或离子层次，比如构成生物大分子的核酸，氨基酸，以及生物大分子如抗原与抗体，配体与受体等以及电解质离子等，这些分子或离子都符合量子的定义。二、多分子或多离子层次。这在医学中已经有典型的描述，比如神经末梢的突触间隙，神经递质通过囊泡的胞裂外排进行量子化释放，每一囊泡约含有1000～50000分子乙酰胆碱或约10000分子去甲肾上腺素。而且量子释放可能是细胞受激释放的普遍规律[1]。此外神经或肌肉细胞产生的动作电位是由离子通道的激活造成的，这种细胞膜内外离子的转运也具有量子化的特征。三、单细胞层次。任何细胞的功能都具有量子的特征。四、多细胞层次，比如Frost提出骨改建的基本多细胞单位，以及McKibbin提出的初始骨痂反应等。生命中量子事件的其它层次，比如器官以至个体层次在此不做讨论。
　　从以上分析我们可以看出，生命中的量子概念和基本物质粒子是完全不同的概念，它是物理学量子概念在生命科学中的哲学延伸，因此很难在生命科学中运用精确的量子计算。量子论在二十世纪的生命科学研究中倍受冷落，但现在该是套用量子论的奠基人普朗克话的时候了，“量子化只不过是一个走投无路的做法”。那种认为生命现象是连续过程的传统观念事实上已经走投无路了。
　　以骨折愈合为例，McKibbin提出的初始骨痂反应实际上是发现了骨折愈合过程的基本量子，骨折愈合过程可快可慢，可进可停都是因为初始骨痂反应实际上是非连续发生的间断事件，否则就无法解释骨折愈合的各种现象。
　　量子化不但是物质间能量交换的基本规律，也可能是生命系统内外信息交换和储存的基本规律。比如人的各种感觉，包括视、听、嗅、味，触、痛、温热等都是通过神经纤维传入中枢系统的，这种感觉的传入具有明显的量子化特征，首先各种感觉是通过细胞产生动作电位来进行传导的，对同一个细胞，动作电位的波形及幅度不因外界刺激的强度而改变，只要达到阈值就会发生，神经冲动不但在产生时具有量子化特征，在传导时具有不衰减，不融合性。因此有理由认为人体对各种感觉信息的储存也应该是量子化的，感觉量子是人类认知与思维的基础。
　　由于相同的感觉量子反复地传入，中枢神经细胞对相同的感觉量子基本会产生相同的细胞反应，这种对感觉量子相同或相似的反应可能是记忆和思维的基础。因此量子化思维可能是破解生命之谜的必由之路，在骨折愈合机制问题上已经得到了很好的应用。量子实际代表了可以重复的物质基础，而世界上没有任何不可重复的客观规律。

楼主，你有才……